我们所学的微积分知识,基本上都来源于课本,而这些知识都是经过非常严格的数学推导和验证而被我们熟知。

但是总有一些伟大的头脑,用其独特的知识体系,为我们开创了一片新的知识天地,看似奇思妙想,实则非常有趣和值得我们去学习,本篇所说的X^2的导数就是非常值得我们去探究的内容

我们来看一个最简单的求导函数:f(X)=X^2, 它的导数就是每一点的斜率:即2X

我们将其输入和输出用数轴表示出来,如下图所示,它们是一一对应的

微积分为什么可以同时求导(微积分探索你知道吗)(1)

将X值全部映射到X^2的轴上,其中在点1处的导数就是2

微积分为什么可以同时求导(微积分探索你知道吗)(2)

X^1附近的输入与输出如下图所示

微积分为什么可以同时求导(微积分探索你知道吗)(3)

因为X^2在X=1的点的导数是2

而这个2的含义是什么?就是把1附近的所有数统统放大2倍,为了理解这个放大的含义,我们看如下图

我们在输入轴上的点1的位置看X^2输出的变化,相对于X的变化率(斜率)是2X ,也就是将原来数的间距放大了2倍,因为f(1)=1^2=1 斜率是2X=2X1=2

所以存在如下巧妙的结论

微积分为什么可以同时求导(微积分探索你知道吗)(4)

同理如果在输入X=3的位置来看待输出X^2上对应点的分布,因为X=3时,斜率是6,所以就是将X=3附近的数的间距放大了6倍

微积分为什么可以同时求导(微积分探索你知道吗)(5)

那么在X=0时呢?因为0的意思就是即没有放大,也没有缩小,也就是没有任何变化,它就是把0附近的输入全部压缩到0的一点。如下图所示

微积分为什么可以同时求导(微积分探索你知道吗)(6)

当X是负值时,导数2X是个负数,而这个负数代表什么呢?

因为当X是正数或者是负数时,X^2都是一个正数,所以X为负数时,导数2X为负数的含义就是把X旋转了180度,所以这个负号很明显就表示方向,导数值仍表示映射轴上的放大倍数

如下图:-2的位置,很明显就是旋转了180度

微积分为什么可以同时求导(微积分探索你知道吗)(7)

备注:上述部分图片选自YouTube上的三蓝一宗视频,这些知识是非常有趣的,可以帮我们更好的理解导数的深刻原理。

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